CN102976469A - 增加溶解氧的水处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种增加溶解氧的水处理装置，属于水处理领域。其中，该增加溶解氧的水处理装置，投放在水体中以增加水体中的溶解氧，包括：一装有液体增氧剂的封闭容器；用于导出所述液体增氧剂的出流管，所述出流管的入口插入所述封闭容器内的液体增氧剂底部，所述出流管的出口位于所述封闭容器外。本发明的技术方案能够实现自动向水体缓慢施加增氧剂。

Description

增加溶解氧的水处理装置

技术领域

本发明涉及水处理领域，特别涉及一种增加溶解氧的水处理装置。

背景技术

溶解于水中的分子态氧为溶解氧。水中溶解氧的含量是衡量水体自净能力的重要指标。水中好氧生物分解污染物时要消耗水中溶解氧，而溶解氧由于空气中氧气的融入和水生植物的光合作用会不断得到补充；但当水体受到有机物污染时，耗氧严重，溶解氧得不到及时补充，水中厌氧菌会很快繁殖，有机物的腐化使得水体发黑发臭。同时，促进水体底泥中污染物向水体中的释放速度，加重水体富营养化程度。

目前，天然水域中使用较多的水体增氧方式主要有曝气和投加增氧试剂等方法。使用机械曝气增加水中溶解氧的方法往往耗能巨大；向水中投加化学试剂(常用过硫酸铵、过氧化钙、双氧水等)增加溶解氧的方法，投加量不易控制：单位时间投加量过大时氧气利用效率较低，而利用手工或机械减少单位时间投加量延长投放时间，则增加了管理、实施的难度，费时费力。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种增加溶解氧的水处理装置，能够实现自动向水体缓慢施加增氧剂。

为解决上述技术问题，本发明的实施例提供技术方案如下：

一方面，提供一种增加溶解氧的水处理装置，投放在水体中以增加水体中的溶解氧，包括：

一装有液体增氧剂的封闭容器；

用于导出所述液体增氧剂的出流管，所述出流管的入口插入所述封闭容器内的液体增氧剂底部，所述出流管的出口位于所述封闭容器外。

进一步地，所述封闭容器包括：

一隔层；以及

由所述隔层分隔成的、位于所述封闭容器上部的第一容置部分，用于容置液体增氧剂；

由所述隔层分隔成的、位于所述封闭容器下部的第二容置部分，用于容置增加重量用的填充物，以使所述封闭容器能够在水体中保持直立状态。

进一步地，所述封闭容器由底部为半球体、上部为圆柱体的增氧瓶以及用于封闭所述增氧瓶瓶口的螺纹旋盖组成。

进一步地，所述增氧瓶的参数满足以下公式

以使所述增氧瓶能够在水体中保持直立状态，其中，所述增氧瓶的半径为R，所述填充物的密度为ρ_填充物，所述液体增氧剂的密度为ρ_{液体增氧剂}，从所述隔层到所述增氧瓶瓶口的高度为h。

进一步地，所述增氧瓶的参数满足以下公式

以使在所述增氧瓶中的液体增氧剂被全部导出后，所述增氧瓶能够自动浮出水面，其中，所述增氧瓶的半径为R，所述填充物的密度为ρ_填充物，水体的密度为

，从所述隔层到所述增氧瓶瓶口的高度为h。

优选地，所述液体增氧剂是质量比为35％的双氧水，所述填充物是密度为2.0g/cm³的砂土。

进一步地，所述出流管的出口连接有软管。

优选地，所述出流管为T形出流管，所述T形出流管的竖管底部插入液体增氧剂底部，所述T形出流管的横管两出口处位于所述增氧瓶外，且所述横管两出口连接有橡胶软管。

进一步地，所述T形出流管上设有旋转调节阀门。

进一步地，所述封闭容器外壁设有悬挂环。

本发明的实施例具有以下有益效果：

上述方案中，增加溶解氧的水处理装置包括装有液体增氧剂的封闭容器；用于导出液体增氧剂的出流管，其中，出流管的入口插入封闭容器内的液体增氧剂底部，出流管的出口位于封闭容器外。液体增氧剂在封闭容器内分解出氧气，产生压力将液体增氧剂从封闭容器内通过出流管缓慢的压入水体中，本发明的技术方案无需人为的手动投加液体增氧剂，能够实现自动向水体缓慢施加增氧剂。

附图说明

图1为本发明实施例的增加溶解氧的水处理装置的结构示意图；

图2为本发明实施例的增氧瓶的结构示意图；

图3为本发明实施例的增氧瓶的主要尺寸注释图；

图4为本发明实施例的增氧瓶的力矩分析示意图。

具体实施方式

为使本发明的实施例要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

本发明的实施例针对现有技术中向水中投加化学试剂增加溶解氧时，投加量不易控制，费时费力的问题，提供一种增加溶解氧的水处理装置，能够实现自动向水体缓慢施加增氧剂。

图1为本发明实施例的增加溶解氧的水处理装置的结构示意图，本实施例的增加溶解氧的水处理装置，投放在水体中以增加水体中的溶解氧，如图1所示，本实施例包括：

一装有液体增氧剂的封闭容器11；

用于导出液体增氧剂的出流管12；

其中，出流管12的入口插入封闭容器内的液体增氧剂底部，出流管的出口位于封闭容器外。

进一步地，封闭容器11可以包括一隔层；以及由该隔层分隔成的、位于封闭容器上部的第一容置部分，用于容置液体增氧剂；由隔层分隔成的、位于封闭容器下部的第二容置部分，用于容置增加重量用的填充物，以使封闭容器能够在水体中保持直立状态。

本实施例的增加溶解氧的水处理装置，包括装有液体增氧剂的封闭容器；用于导出液体增氧剂的出流管，其中，出流管的入口插入封闭容器内的液体增氧剂底部，出流管的出口位于封闭容器外。液体增氧剂在封闭容器内分解出氧气，产生压力将液体增氧剂从封闭容器内通过出流管缓慢的压入水体中，本发明的技术方案无需人为的手动投加液体增氧剂，能够实现自动向水体缓慢施加增氧剂。

具体地，封闭容器可以由底部为半球体、上部为圆柱体的增氧瓶以及用于封闭该增氧瓶瓶口的螺纹旋盖组成。下面结合图2对本发明实施例的增氧瓶进行详细介绍：如图2所示，本实施例包括：底部为半球体、上部为圆柱体形状的增氧瓶1；在增氧瓶1的底部和上部之间设置有一隔层3；增氧瓶1的底部半球体内填充有重物2；增氧瓶1的上部内装有液体增氧剂4，4与2之间以隔层3分离；增氧瓶1顶部瓶口以螺纹旋盖5封口；旋盖5上焊接有出流管6。

本实施例中，液体增氧剂可以采用工业级双氧水H₂O₂，出流管6具体可以为T型出流管，T形管竖管底部插入液体增氧剂底部，T形管横管两出口位于增氧瓶1外。

在使用时，将增氧瓶1内填满液体增氧剂并投入水体中，增氧瓶1在重力作用下沉入水体中。触底后，增氧瓶1在底部填充重物2的作用下可恢复至竖直状态。增氧瓶1内的液体增氧剂工业级双氧水4发生分解反应产生O₂，反应式如下：

2H₂O₂→2H₂O+O₂    式1

随着氧气的产生，瓶内压力逐渐增大，液体增氧剂H₂O₂以及溶于液体增氧剂中的溶解氧经过T形出流管6被压出增氧瓶1外，进入水体中。压出液体中的氧气可增加水体中的溶解氧，压出的液体中的H₂O₂在水体中可继续发生如式1的反应，增加水体中的溶解氧。进一步地，T形管6上还可以设有旋转调节阀门7，增氧瓶1内液体增氧剂的压出速度可通过旋转调节阀门7进行控制。

进一步地，T形管横管两出口处还可以连接有软管8，具体可以为橡胶软管，当增氧瓶1内液体增氧剂持续压出，增氧瓶1内压力小于出流管出口水压时，橡胶软管在外部压力下变形使外部水体无法倒流入增氧瓶1内。在增氧瓶1内液体增氧剂不足后，增氧瓶1的外部浮力大于本身的重力，增氧瓶1自动浮出水面，方便管理人员再次填充液体增氧剂。另外，增氧瓶1外壁上还设有悬挂环9，可在悬挂环9处以松弛的绳索将增氧瓶1固定，防止增氧瓶1浮起后在水流作用下漂走。

进一步地，本发明实施例中，需要对增氧瓶的尺寸进行设计，使增氧瓶满足以下条件：(1)增氧瓶在内部液体增氧剂不足后，能够自动浮出水面；(2)增氧瓶在水体中能够自动保持直立状态，保证释放液体增氧剂的最佳状态。

图3为本发明实施例的增氧瓶的主要尺寸注释图，如图3所示，增氧瓶底部半球体的半径为R，上部圆柱体的高度为h。图4为本发明实施例的增氧瓶的力矩分析示意图，其中，增氧瓶到达水体底部时倾倒后的支撑点为O，底部填充重物的重力为G₁，液体增氧剂的重力为G₂。

一方面，为了使增氧瓶到达水体底部倾倒后，能够恢复直立，所以对于支撑点O，底部填充重物的重力G₁所产生的力矩要大于液体增氧剂重力G₂产生的力矩，即需要满足以下公式：

式2

另一方面，当增氧瓶内液体增氧剂被压出后，增氧瓶自身的重力要小于浮力，才能保证增氧瓶自动上浮，即需要满足以下公式：

式3

其中，填充重物的密度为ρ_填充物，液体增氧剂的密度为ρ_{液体增氧剂}，水体的密度为

本实施例中，底部填充重物可以采用密度为2.0g/cm³左右的砂土；液体增氧剂可以采用质量比为35％的工业级双氧水，密度为1.13g/cm³；水的密度采用1.0g/cm³；经过式2和式3的计算，h的取值范围在(0.66R，0.94R)的区间内。本实施例中的R可以采用30cm，则相应地，选用h＝0.9R＝27cm。

增氧瓶内的压力根据理想气体状体方程进行临界状态估算：

$P=\frac{\mathrm{nRT}}{V}$ 式4

根据式4看，气体量和温度一定时，当V最大时，增氧瓶内压力最小，也就是当气体将增氧瓶内的液体增氧剂全部排出时压力最小。质量比为35％的工业双氧水中双氧水的含量是11.654mol/L，根据式1计算，双氧水可产氧量为5.827mol/L。则增氧瓶内压力最小为

$P_{\min }=\frac{\mathrm{\π}{R}^{2}h\×5.827\×{10}^3\×R\×T}{\mathrm{\π}{R}^{2}h},$

假设T为25摄氏度即298K，P_min＝144atm，则即使在实际的汽水混合体系中，也完全能保证将增氧瓶内的液体增氧剂完全压出增氧瓶外。

在实际应用中，可以根据水体污染(缺氧)程度及确定的药剂添加周期，确定增氧瓶的容积。经过实验证明，一个容积为5升的增氧瓶，可使500m³水体中的溶解氧浓度维持正常水平，并使水体异味减轻。

本发明实施例的增氧瓶，利用双氧水分解氧气在增氧瓶内产生的压力以及出流管旋转调节阀门的双重作用，将双氧水从增氧瓶中缓慢的压入水体中，无需人为的手动投加；并且，本发明实施例基于不倒翁的工作原理，利用底部填充重物的重量使增氧瓶在水体沉底后能够自动恢复直立状态，保证其释放液体增氧剂的最佳状态；再者，本发明实施例的增氧瓶在瓶内液体增氧剂不足后，可自动浮出水面，便于管理人员重新填装。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种增加溶解氧的水处理装置，投放在水体中以增加水体中的溶解氧，其特征在于，包括：

一装有液体增氧剂的封闭容器；

用于导出所述液体增氧剂的出流管，所述出流管的入口插入所述封闭容器内的液体增氧剂底部，所述出流管的出口位于所述封闭容器外。

2.根据权利要求1所述的增加溶解氧的水处理装置，其特征在于，所述封闭容器包括：

一隔层；以及

由所述隔层分隔成的、位于所述封闭容器上部的第一容置部分，用于容置液体增氧剂；

由所述隔层分隔成的、位于所述封闭容器下部的第二容置部分，用于容置增加重量用的填充物，以使所述封闭容器能够在水体中保持直立状态。

3.根据权利要求2所述的增加溶解氧的水处理装置，其特征在于，所述封闭容器由底部为半球体、上部为圆柱体的增氧瓶以及用于封闭所述增氧瓶瓶口的螺纹旋盖组成。

4.根据权利要求3所述的增加溶解氧的水处理装置，其特征在于，所述增氧瓶的参数满足以下公式

以使所述增氧瓶能够在水体中保持直立状态，其中，所述增氧瓶的半径为R，所述填充物的密度为ρ_填充物，所述液体增氧剂的密度为ρ_{液体增氧剂}，从所述隔层到所述增氧瓶瓶口的高度为h。

5.根据权利要求3所述的增加溶解氧的水处理装置，其特征在于，所述增氧瓶的参数满足以下公式

以使在所述增氧瓶中的液体增氧剂被全部导出后，所述增氧瓶能够自动浮出水面，其中，所述增氧瓶的半径为R，所述填充物的密度为ρ_填充物，水体的密度为

，从所述隔层到所述增氧瓶瓶口的高度为h。

6.根据权利要求4或5所述的增加溶解氧的水处理装置，其特征在于，所述液体增氧剂是质量比为35％的双氧水，所述填充物是密度为2.0g/cm³的砂土。

7.根据权利要求1所述的增加溶解氧的水处理装置，其特征在于，所述出流管的出口连接有软管。

8.根据权利要求7所述的增加溶解氧的水处理装置，其特征在于，所述出流管为T形出流管，所述T形出流管的竖管底部插入液体增氧剂底部，所述T形出流管的横管两出口处位于所述增氧瓶外，且所述横管两出口连接有橡胶软管。

9.根据权利要求8所述的增加溶解氧的水处理装置，其特征在于，所述T形出流管上设有旋转调节阀门。

10.根据权利要求1所述的增加溶解氧的水处理装置，其特征在于，所述封闭容器外壁设有悬挂环。

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